CN107377682A - 轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺 - Google Patents

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火巧英
云中煌
王强
金文涛
夏宁
黄坤
李东风
张洪逵
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/06—Removing local distortions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F

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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，包括如下步骤：步骤SS1：在调修样板焊缝上划定加热调修点区域，加热调修点直径控制在10mm～15mm，加热调修点的间距控制在20mm～50mm；步骤SS2：将烤枪的调修火焰长度控制在50mm～60mm，用调修火焰的尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热；步骤SS3：加热温度控制在700℃～900℃；步骤SS4：每个调修点的加热时间控制在7s～10s；步骤SS5：加热完成后，冷却样板板至室温。本发明车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，通过划定调修点区域，采用接触式热电偶测温装置进行加热温度控制，设定合理的调修火焰参数，并采用风冷或水冷的冷却方式进行冷却，显著地释放了构件的焊接残余应力，矫正了焊接变形，提高了火焰调修成功和率生产效率，避免了传统机械调修存在的二次变形问题。

Description

轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，属于火焰校平技术领域。
背景技术
不锈钢因具有良好的综合力学性能及耐腐蚀能力而被广泛应用在列车、航空以及船舶工业等领域。在轨道车辆制造过程中，不锈钢的焊接工艺是必不可少的。然而，不锈钢板焊接过程中产生的焊接变形是不可避免的，尤其对于薄板(厚度小于2mm)更加明显。焊接变形是因为存在着焊接残余应力，焊接残余应力显著地影响材料或零件的疲劳裂纹扩展及蠕变行为，并最终影响材料的使用环境和寿命，尤其对于大尺寸样件，变形对焊接产品的外观、力学性能和使用寿命有着重要影响。焊接变形的产生是不可避免，必须对其矫正才能满足实际使用要求。一般矫正产品的焊接变形的方法有两种：机械矫正法和火焰矫正法。
机械矫正法是冷作矫正变形的一种方法，它是使用外力使构件产生与焊接变形方向相反的变形以达到矫正变形的目的。机械矫正法包括手工矫正和机械设备矫正。手工矫正适用于尺寸较小的局部变形，一般采用手工锤击，但手工矫正易使构件出现缺陷，而且劳动强度大，生产效率低；机械设备矫正一般通过卷板机、油压顶弯机等设备对构件进行矫正，其生产效率高，矫正表面质量好，是焊接结构普遍使用的一种矫正方法。
火焰矫正法是以火焰为热源对金属构件进行局部加热，用金属构件在加热和冷却过程中的变形去抵消焊接引起的残余变形，进而达到矫正变形的目的。火焰矫正法一般采用气焊焊炬，不需要专门的设备，其优势在于方法简单、操作方便、机动灵活、不受结构尺寸的限制，因此其广泛地应用于工业生产上。值得注意的是，火焰矫正质量的好坏与加热位置、加热温度和加热区的形状有着密切的联系。加热位置必须使焊件的变形方向和焊接残余变形方向相反以达到矫正的目的，而在生产中对钢结构的矫正温度一般控制在500～850℃之间，而火焰加热区的形状可分为点状、条状和三角形三种。对于不锈钢薄板，经历焊接后变形会更严重，对其进行火焰调修时对加热工艺有更高的要求，目前尚未见明确的工艺方案报道。
发明内容
综上所诉，现有技术中，结构件焊接变形一般都采用锤击、碾压等机械调修方式，这些方法调修效率低，还可能会使结构件产生缺陷，而火焰调修矫正焊接变形有其独特的优势，但如何优化不锈钢焊接薄板的火焰调修工艺显得尤为关键。
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，以提高焊接变形调修工作效率和改善火焰调修焊接变形构件的质量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，包括如下步骤：
步骤SS1：在调修样板焊缝上划定加热调修点区域，加热调修点直径控制在10mm～15mm，加热调修点的间距控制在20mm～50mm；
步骤SS2：将烤枪的调修火焰长度控制在50mm～60mm，用调修火焰的尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热；
步骤SS3：加热温度控制在700℃～900℃；
步骤SS4：每个调修点的加热时间控制在7s～10s；
步骤SS5：加热完成后，冷却样板板至室温。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS1中的所述调修样板为X2CrNiN18-7奥氏体不锈钢板。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS2中的所述调修火焰为氧-乙炔焰。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS3具体包括：采用接触式热电偶测温仪进行温度控制，测量误差为±50℃。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS4具体包括：采用秒表计时，控制加热时间，测量误差为±0.5s。
作为一种较佳的实施例，所述步骤SS5具体包括：采用风冷或水冷方式冷却样板至室温。
本发明所达到的有益效果：本发明车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，通过划定调修点区域，采用接触式热电偶测温装置进行加热温度控制，设定合理的调修火焰参数，并采用风冷或水冷的冷却方式进行冷却，显著地释放了构件的焊接残余应力，矫正了焊接变形，提高了火焰调修成功和率生产效率，避免了传统机械调修存在的二次变形问题。
附图说明
图1是本发明的火焰调修不锈钢板尺寸及加热位置示意图。
图2是本发明实施例1中样板尺寸及加热点区域划定示意图。
图3是本发明实施例中火焰加热温度与不锈钢板颜色变化示意图。
图4是本发明实施例1中样板调修前后的内部焊接纵向残余应力分布曲线。
图5是本发明实施例1中样板调修前后的内部焊接横向残余应力分布曲线。
图中标记的含义：1-调修样板，2-焊缝，3-调修点，4-烤枪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
2mm不锈钢焊接板调修：
步骤一：在样板焊缝上划定加热点区域，加热点直径控制在10mm～15mm，加热点的间距控制在20mm～35mm；
步骤二：将烤枪火焰长度控制在50mm～55mm，用火焰尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热。如图2所示是本实施例中样板尺寸及加热点区域划定示意图；
步骤三：加热温度控制在700℃～800℃；
步骤四：每个点的加热时间控制在7s～8s；
步骤五：加热完成后，冷却样板板至室温。
本实施例车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，通过划定调修点区域，设定合理的调修火焰参数，显著地释放了构件的焊接残余应力，提高了火焰调修成功和率生产效率，避免了传统机械调修存在的二次变形问题。
作为对本实施例的改进，步骤二中所述调修火焰为氧-乙炔火焰，氧-乙炔火焰具有火焰温度高，成本低等特定。
作为对本实施例的改进，在步骤三中，采用接触式热电偶测温仪进行温度控制，同时结合钢板颜色变化判断，本改进可更加精确的控制火焰加热温度。
作为对本实施例的改进，在步骤四中，采用秒表计时，可严格控制调修过程中每个点区域的加热时间。
作为对本实施例的改进，在步骤五中，采用风冷方式冷却样板至室温，冷却速度较快，提高了生产效率。
本实例实施效果见表1、图4和图4。从表1可知，本实施例车体用不锈钢薄板火焰调修工艺显著改善了2mm不锈钢焊接板的力学性能，强度和塑性均得到提高。同时由图4和图5可知，焊接残余应力得到有效消除。
实施例2
2mm不锈钢焊接板调修：
步骤一：在样板焊缝上划定加热点区域，加热点直径控制在10mm～15mm，加热点的间距控制在35mm～50mm；
步骤二：将烤枪火焰长度控制在55～60mm，用火焰尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热；
步骤三：加热温度控制在800℃～900℃；
步骤四：每个点的加热时间控制在8s～10s；
步骤五：加热完成后，冷却样板板至室温；
本实施例车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，通过划定调修点区域，设定合理的调修火焰参数，显著地释放了构件的焊接残余应力，提高了火焰调修成功和率生产效率，避免了传统机械调修存在的二次变形问题。
作为对本实施例的改进，步骤二中所述调修火焰为氧-乙炔火焰，氧-乙炔火焰具有火焰温度高，成本低等特定。
作为对本实施例的改进，在步骤三中，采用接触式热电偶测温仪进行温度控制，本改进可更加精确的控制火焰加热温度。
作为对本实施例的改进，在步骤四中，采用秒表计时，可严格控制调修过程中每个点区域的加热时间。
作为对本实施例的改进，在步骤五中，采用水冷方式冷却样板至室温，冷却速度快，显著提高生产效率。
本实例实施效果见表1。从表1可知，本实施例车体用不锈钢薄板火焰调修工艺显著改善了2mm不锈钢焊接板的力学性能，强度和塑性均得到提高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，在调修的过程中可以通过观察调修点附近颜色的变化与热电偶测温相结合来确定调修加热温度，调修加热温度与钢板颜色变化如图3所示，进一步说明：母材表面开始发红时，温度为350～400℃；进一步发红，450～500℃；加热点全部发红，600～650℃；深红，700～750℃；外围略微出现蓝色光圈，800～850℃；外围略微出现黄色光圈，850～900℃。需要说明的是，不锈钢薄板温度变化非常快，颜色变化并非非常明显，因此要合理控制加热时间。
尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
表1不锈钢板火焰调修前后的力学性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：在调修样板焊缝上划定加热调修点区域，加热调修点直径控制在10mm～15mm，加热调修点的间距控制在20mm～50mm；
步骤SS2：将烤枪的调修火焰长度控制在50mm～60mm，用调修火焰的尖端对焊缝上划定的加热区域进行点加热；
步骤SS3：加热温度控制在700℃～900℃；
步骤SS4：每个调修点的加热时间控制在7s～10s；
步骤SS5：加热完成后，冷却样板板至室温。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，其特征在于，所述步骤SS1中的所述调修样板为X2CrNiN18-7奥氏体不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，其特征在于，所述步骤SS2中的所述调修火焰为氧-乙炔焰。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，其特征在于，所述步骤SS3具体包括：采用接触式热电偶测温仪进行温度控制，测量误差为±50℃。
5.根据权利要求1所述的轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，其特征在于，所述步骤SS4具体包括：采用秒表计时，控制加热时间，测量误差为±0.5s。
6.根据权利要求1所述的轨道车辆车体用不锈钢薄板火焰调修工艺，其特征在于，所述步骤SS5具体包括：采用风冷或水冷方式冷却样板至室温。
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